Résistance aux antirétroviraux

Objectifs de la présentation Nommer les causes et les conséquences de la résistance Définir les mécanismes de la résistance aux ARV Nommer les avantages des tests de résistance et leurs limitations Décrire les mécanismes pour prévenir la résistance

Resistance: introduction Rapportée pour la 1ère fois en 1989 (Zidovudine/AZT) Liée à la présence de mutations sur les gènes codant des enzymes ou des protéines cibles des ARV Les tests de résistance permettent d’optimiser le choix du traitement alternatif.

Résistance: Définitions Virus «sauvages» (“Wild Type”) Un virus VIH qui se reproduit dans le corps sans avoir été altéré par des médicaments Virus mutants (quasi-espèces) Un virus VIH qui est résistant aux médicaments. Ce virus peut émerger si la personne ne reçoit pas de médicaments auxquels ce virus est sensible.

Emergence de la résistance aux ARV La variabilité des VIH est très grande Erreur de la TI lorsqu’elle recopie l’ARN en ADN pro viral Taux d’erreur: 1 nucléotide par génome et par cycle de réplication Mutation neutre, létale ou ayant des avantages réplicatifs

Emergence de la résistance aux ARV Variabilité liée à la dynamique de la réplication virale 10 milliards de virions sont produits chaque jour Taux de mutation : 1 sur 1000 copies d’ARV par ml de plasma Meilleure prévention de la résistance: baisse de la charge virale

Comment la résistance se développe-t-elle? Concentration insuffisante des ARV Transmission de virus mutants Virus résistant Mauvaise adhérence Problèmes sociaux/personnels Problèmes de régimes médicamenteux Toxicités médicamenteuses Régime faible Défaut d’absorption Clairance trop rapide Activation faible Interactions médicamenteuses Charge virale élevée Basses concentrations antirétrovirales Susceptibilité génétique de l’hôte Dire: La résistance se développe par le fait que la concentration des ARV est sous optimale ou non suffisante pour bloquer de façon rigoureuse la réplication virale. Cette concentration sous-optimale peut-être due à une faible adhérence aux traitements ou à plusieurs autres causes telles que: Faible puissance des ARV Administration de mauvaise dose ou encore en cas de régime thérapeutique inadéquat Susceptibilité génétique de l’hôte: capacité de métaboliser les ARV plus grande chez l’hôte Basse concentration des ARV (faible absorption) due à une diminution de la résorption intestinale ou augmentation du métabolisme intestinale et hépatique du CYP3A4. Le CYP3A4 est un iso-enzyme du cytochrome p450, responsable du métabolisme des ARV. Interactions médicamenteuses Clairance trop rapide du médicament La résistance peut être également due à une contamination par un VIH déjà résistant (transmission de virus mutants) Dire: En résumé, le mécanisme de la résistance se présente comme suit: la concentration sous-optimale des ARV va entraîner une augmentation de la réplication virale en présence des médicaments, ce qui va entraîner la résistance car si les médicaments ARV réussissent à supprimer complètement la réplication du VIH, il n’y aura plus de réplication et il n’y aura plus de nouvelles mutations.

Comment la résistance se développe-t-elle? Dire: Cette image montre deux (2) catégories de VIH: une variante sensible à l’ARV (couleur bleue) et une variante du VIH résistant aux ARV (couleur orange et jaune). Il s’agit ici d’une trithérapie (TAR). La souche sensible aux ARV va être bloquée par les médicaments ARV; la souche résistante aux ARV va se répliquer pour devenir prédominante bien que au départ la souche résistante était minoritaire. Donc les ARV détruisent le virus sauvage mais pas le virus mutant: on aboutit à une augmentation de la population de virus mutant, ce qui entraîne la résistance. Continuer avec un régime TAR qui ne marche pas après la phase précoce de résistance a favorisé le développement ou l’extension de la résistance

Abréviations des acides aminés A: Alanine C: Cystéine D: Aspartate F: Phényl alanine G: Glycine H: Histidine I: Isoleucine K: Lysine L: Leucine M: Méthionine N: Asparagine P: Proline Q: Glutamine S: Sérine T: Thréonine V: Valine W: Tryptophane Y: Tyrosine Dire: Pour bien comprendre le mécanisme de la résistance, il est nécessaire de connaître les abréviations utilisées pour identifier les Acides Aminés dans le cadre de la résistance. Ces abréviations sont faites par convention internationale pour la résistance. A noter que ces abréviations sont différentes des abréviations usuelles pour nommer les acides aminés: exemple l’Alanine est généralement connue sous le nom de « Ala » mais dans le cadre de la résistance et par convention internationale, on va designer l’Alanine par A.

Mécanismes de la résistance aux INTI Le virus ne permet pas à l’analogue nucléosidique de s’incorporer dans l’ADN. Ex de mutation: Résistance au 3TC implique mutation M 184 V Mutation M41L: résistance AZT Q151M: résistance Multiple Complexe d’insertion au codon 69: T69S: résistance multiple Enlèvement de l’analogue nucléosidique avant qu’il n’arrête la réplication de l’ADN viral Ex:Tous les analogues nucléosidiques peuvent entraîner des types de mutations par enlèvement de l’analogue: TAM (Thymidine Analog Mutation, NAM (Nucleoside Associated Mutations) Dire: Un niveau élevé de résistance croisée existe entre plusieurs INTI. La zidovudine et la stavudine présentent des mutations au niveau du codon en position 41, 44, 67, 70, 118, 210, 215, 219. Il y a des types de mutations qui entraînent l’enlèvement de l’analogue nucléosidique: ce sont des types de mutations NAM (Nucleoside Associated Mutations) ou TAM (Thymidine Analog Mutations) (AZT et 3TC par exemple). La résistance M184V : la Valine remplace la Méthionine en position 184 sur le codon. Cette mutation M184V est caractéristique de la résistance à la lamivudine. A noter que une seule mutation suffit pour entraîner la résistance au 3TC. Cette mutation M184V va aussi entraîner une résistance à l’abacavir, la zalcitabine et l’emtricitabine. Par exemple la mutation M41L entraîne la résistance a l’AZT, d4T et ABC. Les mutations Q151M et le complexe d’insertion au codon 69 (T69S: la Serine remplace la Thréonine en position 69) sont associés à une multi résistance aux INTI. A noter que la mutation Q151M n’entraîne pas de résistance au TDF (Tenofovir) alors que le complexe d’insertion au codon 69 (T69S) entraîne aussi la résistance à tous les INTI et aussi au TDF. Source: Clavel. N Engl J Med 2004;350:1023-35.

Mutations au niveau de la transcriptase inverse (INTIs) Abacavir K R 65 L V 74 Y F 115 M 184 Didanosine K R 65 L V 74 Emtricitabine K R 65 M VI 184 Lamivudine M VI 184 K R 65 Stavudine M L 41 D R N K 67 70 W 210 YF QE T 215 219 Ce schéma montre des informations fournies par un test de résistance génotypique. Ce graphique, montrant les mutations clé qui provoquent de la résistance, est très utile pour deux (2) raisons: 1) Il permet aux cliniciens de se familiariser avec la charte des mutations et l’algorithme grâce auquel les essais génotypiques sont traduits en informations cliniques utiles 2) Ce graphique des mutations met en évidence certains aspects ou mécanismes des mutations qui mènent à des résistances croisées, le fait que certaines mutations entraînent des résistances à d’autres médicaments de la même classe. Par exemple M41L entraîne la résistance à l’AZT, d4T et ABC. La mutation M184V entraîne la résistance au 3TC (lamivudine). En ce qui concerne la résistance croisée, la mutation M184V entraîne aussi la résistance à ABC, ddC et ddI. La mutation au niveau du complexe d’insertion 69 entraîne une multi-résistance. Zidovudine M L 41 D R N K 67 70 W 210 YF QE T 215 219 Multi-nRTI Resistance: 69 Insertion Complex Insert R  K 69 70 A V 62 M L 41 W 210 YF QE T 215 219 Source: D’Aquila RT, Schapiro JM, Brun-Vezinet F, et al. Drug resistance mutations in HIV-1. Top HIV Med. 2002;10:11-15. ´

Mécanismes de la résistance aux INNTI Les INNTI se fixent au niveau d’une poche hydrophobe située proximité du site catalytique de la TI des VIH 1 uniquement La résistance apparaît quand l’INNTI a une affinité réduite pour l’enzyme bloquant ainsi la synthèse de l’ADN viral Mutation au niveau du codon 103: K103N Mutation au codon 181: Y181C Dire: Une mutation au codon 103 (K103N) confère une résistance élevée a tous les INNTI de première génération et une mutation au codon 181 (Y181C) confère une résistance élevée à la nevirapine et a l’EFV.

Mutations au niveau de la transcriptase inverse (INNTIs) Efavirenz L N Y K V G I CI SA P H 100 103 108 181 190 188 225 M 106 Dire: Ce schéma nous permet de visualiser les mutations. Une mutation au codon 103 (K103N) confère une résistance élevée à tous les INNTI de première génération et une mutation au codon 181 (Y181C) confère une résistance élevé à la nevirapine et à l’EFV. Les codons concernés sont surtout: 100, 106, 181 et 190. Donc on peut noter que la résistance croisée est énorme. On peut aboutir à un degré de résistance juste avec une seule mutation. Vu la puissance des résistances croisées dans cette classe, en cas de résistance à un médicament de la classe, l’utilisation d’un autre médicament de la même classe a peu de chance de réussir. Nevirapine Y K I AM CI A CLH N L V G 100 103 106 108 181 190 188 Source: D’Aquila RT, Schapiro JM, Brun-Vezinet F, et al. Drug resistance mutations in HIV-1. Top HIV Med. 2002;10:11-15. ´

Mécanismes de la résistance aux IP Les IP se lient et interfèrent avec le site actif de l’enzyme La résistance apparait quand des mutations réduisent l’affinité des IP pour l’enzyme De multiples mutations doivent émerger pour conférer un niveau élevé de résistance Dire: Pour les IP, il faut au plusieurs mutations pour avoir une résistance. Les mutations concernent surtout la position: 10, 46, 30, 54, 82, 84 et 90. Pour Kaletra, il faut au moins quatre mutations pour avoir la résistance au Kaletra. Conclusion sur le mécanisme de la résistance aux ARV: Certains ARV ont une barrière génétique basse à la résistance. Ex: 3TC. On entend par la que la présence d’une seule mutation suffit pour créer une résistance. Exemple: lamivudine (3TC) D’autres ARV ont une barrière génétique élevée à la résistance. Ex: IP. On entend par la qu’il faut plusieurs mutations pour que la résistance émerge. De plus, ces mutations surviennent de façon progressive et cumulative. Exemple: les IP.

Mutations au niveau de la protéase (IPs) IRV I IL V AFT VT SA M 82 84 77 73 71 54 46 32 36 10 90 L MR 20 K 24 A G Indinavir/ ritonavir Beaucoup de mutations dans la protéase, comme le montre cette diapositive, donnent des résistances croisées de façon significative dans la classe des IP. La position des mutations les plus courantes: Indinavir—46 et 82 Ritonavir—84 et 82 Lopinavir/ritonavir- Au moins 4 mutations suffisent pour entraîner une haut degré de résistance au Kaletra. V MR VA I F IL VLA MTS VT M L S K A G 73 84 90 46 54 71 47 50 53 P 63 32 33 10 20 24 Lopinavir/ ritonavir AFTS V 82 82 FIRV Source: D’Aquila RT, Schapiro JM, Brun-Vezinet F, et al. Drug resistance mutations in HIV-1. Top HIV Med. 2002;10:11-15. ´

Vrai ou faux? Le patient avec le plus faible niveau d’adhérence est plus à risque de développer une résistance aux ARV. Poser la question suivante aux participants: Le patient avec le plus faible niveau d’adhérence est-il le plus a risque de développer une résistance aux ARV? Demander aux participants de répondre par vrai ou faux. Puis montrer la diapo suivant pour faire une synthèse.

Quelle est la relation entre résistance et adhérence? Dire: Il semble que le plus haut risque de résistance apparaît chez les individus qui ont entre 50 et 90 % d’adhérence. Avec un niveau trop faible d’adhérence, les ARV n’ont pas assez de puissance dans le sang pour provoquer des mutations qui pourrait entraîner la résistance: donc le virus sauvage a plus de capacité pour se répliquer que le virus mutant et par conséquent le virus sauvage devient prédominant dans le sang. Cependant, vu la longue demi-vie des INNTIs, comme NVP et EFV, une adhérence même très faible pourrait entraîner la résistance parce que même une seule dose de NVP ou d’EFV peut persister suffisamment longtemps dans le sang (pendant plusieurs jours voir plusieurs semaines)- et la mutation qui confère la résistance aux INNTIs ne diminue pas la capacité du virus de se répliquer comme l’auraient fait les mutations à d’autres classes d’ARVs. En cas de d’échec clinique avec suspicion de faible adhérence au TAR, la première intervention devait consister à améliorer l’adhérence au TAR.

Résistance : conséquences Le développement de la résistance démarre quand le virus se réplique en présence des médicaments Les médicaments n’arrivent pas à arrêter la réplication, mais ils facilitent le développement de virus mutants et résistants Les virus mutants (“quasi species”) deviennent les virus les plus forts et les plus nombreux Source: Clavel. N Engl J Med 2004;350:1023-35.

Résistance : conséquences (Suite) Quand les virus continuent de se répliquer en présence des médicaments, les mutations s’accumulent avec chaque réplication. La transcriptase inverse commet beaucoup d’erreurs en copiant le virus. La charge virale peut rester basse car les virus mutants ne se reproduisent pas aussi bien que les virus sauvages. A dire: Les virus sauvages se reproduisent plus facilement que les virus mutants. Si une thérapie qui échoue est arrêtée: Le virus sauvage revient et supplante les virus mutants. Les virus mutants restent minoritaires et les tests de résistance (comme le test de génotype) peuvent ne pas les identifier. Cependant, la réplication virale continue et les CD4 peuvent chuter!! Source: Clavel. N Engl J Med 2004;350:1023-35.

Résistance: conséquences (Suite) Résistance aux médicaments Une caractéristique du virus qui lui permet de mieux se répliquer en présence d’un médicament particulier “Resistance croisée” La résistance à un médicament confère cette même résistance à d’autres médicaments même s’ils n’ont jamais été utilisés Dire: En ce qui concerne la résistance croisée par exemple une résistance a la NVP peut entraîner une résistance a l’EFV même si l’EFV n’a jamais été utilise. Slide courtesy of R. Gulick

Facteurs de risque de la résistance Le virus Sa diversité Ses réservoirs Les médicaments antirétroviraux La pression sélective des thérapies peu actives La pression sélective des niveaux sub-optimaux de médicaments dans le sang Le patient Stade de la maladie Les autres médicaments Les effets secondaires L’adhérence Insister sur les points suivants: La thérapie est efficace et la résistance aux médicaments est évitée lorsque une pleine dose de médicaments efficace est utilisée. Parmi les patients avec VIH/SIDA qui prennent chaque dose de leur TAR chaque jour, plus de 80% d’eux ont une charge virale indétectable; ce sont les patients qui vivent le plus longtemps et qui sont en meilleure santé. Il y a résistance lorsqu’une thérapie est trop faible—un patient avec VIH va développer une résistance s’il n’est traité qu’avec 1 ou 2 médicaments Il y a résistance lorsque l’on oublie de prendre ses médicaments. Un patient qui ne prend ses médicaments que le matin va développer une résistance. Slide courtesy of R. Gulick

Evaluation de la résistance du VIH Examen clinique et évaluation biologique Suivre la charge virale durant la trithérapie Baisse des CD4, perte de poids, présence d’infection opportuniste Tests génotypiques Séquence génétique du virus: révèle les différences entre le virus du patient et le virus sauvage; analyse les mutations présentes sur les gènes de transcriptase inverse (TI) et Protéase Tests phénotypiques Mesurent la capacité du virus à se multiplier en présence de différentes concentrations d’un médicament antirétroviral spécifique. Slide courtesy of R. Gulick

Tests génotypiques Avantages Inconvénients Faciles à obtenir dans les pays développés 1 semaine pour obtenir les résultats Identifient les mutations rapidement Coûtent moins cher que les tests phénotypiques Inconvénients Doivent être interprétés par des experts Mesurent la sensibilité du VIH aux médicaments d’une façon indirecte Ne considèrent pas les interactions entre les mutations. Slide courtesy of R. Gulick

Tests phénotypiques Avantages Inconvénients Faciles à interpréter Mesurent la sensibilité du VIH aux médicaments d’une façon directe Inconvénients Difficile à obtenir Plus de 4 semaines pour la réalisation Grandes difficultés à définir les valeurs seuils pour les INTI (d4T, ddI) Coûtent plus cher que les tests génotypiques Slide courtesy of R. Gulick

Résumé des recommandations d’utilisation des tests de résistance Primo-infection et infection récente (<1 an): surveillance épidémiologique Traitement initial: non recommandé Echec thérapeutique: recommandé Prophylaxie post-exposition: non recommandé

Résistance : prévention Trithérapie L’utilisation de plusieurs médicaments supprime la réplication virale mieux que la monothérapie Adhérence optimale

Résistance : prévention (Suite) Surveillance de l’échec thérapeutique Changer tous les ARV en cas d’échec thérapeutique Ne pas ajouter un seul médicament à une thérapie qui ne marche pas Pour ne pas utiliser un médicament que le patient a déjà pris, il faut l’interroger sur ses thérapies antérieures A dire: Eviter les médicaments que le patient a pris dans le passé et éviter de changer un seul médicament dans un régime qui ne marche pas. Source: Clavel. N Engl J Med 2004;350:1023-35.

Points à retenir La réplication rapide du VIH augmente la diversité des virus Le fait de ne pas supprimer le virus en cours de traitement avec les antirétroviraux mène à la résistance Les antirétroviraux sont associés aux mutations spécifiques, mais il existe des mutations qui rendent le virus résistant à plusieurs médicaments (la « résistance croisée »)

Points à retenir (Suite) Les tests de résistance offrent des informations utiles quant à la sélection des antirétroviraux de deuxième intention L’adhérence du patient au traitement est le facteur le plus important pour prévenir l’émergence de la résistance du VIH